Нови антибиотик откривен уз помоћ вештачке интелигенције, може да победи опасну супербактерију

Када су тестирали антибиотик на кожи мишева који су експериментално заражени супербактеријом, он је успео да контролише раст бактерије, што је истраживачима указало на то да се метода може користити за стварање антибиотика прилагођених за борбу против других патогена отпорних на лекове.

Истраживачи су такође тестирали ново једињење на 41 соју Acinetobacter baumannii, од којих је сваки отпоран на антибиотике. Лек је деловао на све њих, мада би требало да буде додатно спецификован и тестиран у клиничким испитивањима на људима пре него што би могао да се користи.

Штавише, једињење које је идентификовала вештачка интелигенција деловало је само на патогене микроорганизме. Чинило се да није убио многе друге врсте корисних бактерија које живе у цревима или на кожи, што га чини ретким уско циљаним агенсом.

Ако би више антибиотика могло овако циљано да делује, наглашавају истраживачи, то би пре свега спречило да бактерије постану резистентне на антибиотике.

Студија је објављена у часопису Nature Chemical Biology.

„Ово делује изузетно обећавајуће“, рекао је др Сезар де ла Фуенте, доцент на Медицинском факултету Универзитета у Пенсилванији који такође користи вештачку интелигенцију да пронађе нове третмане, али није био укључен у ново истраживање.

Де ла Фуенте каже да је ова врста приступа проналажењу нових лекова поље у настајању које истраживачи тестирају отприлике од 2018. године. Он драматично скраћује време потребно за класификовање хиљаде потенцијалних једињења.

„Мислим да вештачка интелигенција, као што смо видели, може успешно да се примени у многим доменима, и мислим да је откривање лекова будућност њене примене.“

Опасна болничка бактерија

За студију, истраживачи су се фокусирали на бактерију Actinetobacter baumanii која се често сусреће у болницама и другим здравственим установама, посебно на квакама и пултовима. Пошто је у стању да узме делове ДНК из других организама са којима долази у контакт, може да убаци своје најубојитије оружје – гене који им помажу да се одупру агенсима које лекари користе за лечење.

„То је оно што ми у лабораторији називамо професионалним патогеном“, рекао је Јон Стоукс, један од истраживача и доцент биохемије и биомедицинских наука на Универзитету Макмастер у Онтарију.

Ова врста грам-негативних бактерија изазива тешке инфекције коже, крви или респираторних органа тешких за лечење. Амерички Центар за контролу и превенцију болести је још 2019. нагласио да су инфекције Acinetobacter baumanii „највећи проблем који захтева нове типове антибиотика“.

За ово истраживање, др Стоукс и његове колеге су се удружили са истраживачима са Институтима на Техничком факултету Масачусетс (МИТ) и Харварду. Прво су користили технику названу високопропусни скрининг лекова за узгој Acinetobacter baumanii у лабораторијским посудама и провели недеље излажући ове колоније под више од 7.500 агенаса – лековима и активним састојцима лекова. Пронашли су 480 једињења која су блокирала раст бактерија.

Они су те информације убацили у компјутер и користили их за обуку алгоритма вештачке интелигенције.

„Када смо наш модел обучили, оно што смо могли да урадимо је да том моделу почнемо да показујемо потпуно нове слике хемикалија које никада није видео, зар не? И на основу онога што је научио током тренинга, процењивао је да ли су ти молекули антибактеријски или не“, објашњава Стоукс.

Затим су добили модел са више од 6.000 молекула, што је, како наводи др Стоукс, ВИ била у стању да селектује за само неколико сати.

Сузили су потрагу на 240 хемикалија које су тестирали у лабораторији. Лабораторијско тестирање им је помогло да смање листу на девет најбољих инхибитора бактерија. Одатле су детаљније погледали структуру сваког од њих, елиминишући оне за које су мислили да би могли бити опасни или повезани са познатим антибиотицима.

Остало им је једно једињење, названо РС102895, за које Стоукс мисли да је првобитно развијено као потенцијални лек за дијабетес. Ово једињење делује на потпуно нов начин, спречавајући компоненте бактерије да путују из унутрашњости ћелије до њене површине.

„То је прилично интересантан механизам који се не примећује међу клиничким антибиотицима колико ја знам.“ Штавише, додаје, РС102895 – који су истраживачи преименовали у абауцин – делује само на Actinetobacter baumanii.

Стоукс каже да су већина антибиотика агенси широког спектра, који делују против многих врста бактерија. Антибиотици широког спектра врше велики притисак селекције на многе врсте бактерија, што доводи до тога да многе брзо еволуирају и деле гене који им помажу да се одупру леку и преживе.

„Са овим молекулом, пошто он веома снажно делује само против Actinetobacter, не намеће тај универзални селективни притисак, тако да неће тако брзо успети да пружи отпор“, наглашава др Јон Стоукс.